South West Water – 전체 물 순환에 대한 상태 모니터링
South West Water가 진동 모니터링을 사용하여 비즈니스 목표를 달성한 방법
South West Water는 Cornwall, Devon, Scilly 섬, Somerset 및 Dorset의 일부 지역에 있는 약 170만 명의 주민에게 신뢰할 수 있고 효율적인 고품질 식수 및 폐수 서비스를 제공합니다. 고객의 요구를 충족시키기 위하여 이 기업은 20개 이상의 저수지에 물을 저장하고 약 40개 정수장에서 해당 지역의 식수를 처리합니다.
South West Water는 또한 650개의 폐수 처리장을 운영하고 있습니다. 여기에는 Plymouth 도시 외곽에 있는 Marsh Mills 설비가 포함됩니다. 도시에 거주하는 230,000명의 주민이 배출하는 폐수의 약 3분의 1이 이곳에서 여러 단계를 거쳐 정화되어 물 순환에 다시 공급됩니다. 초기의 기계적 처리 후 South West Water사는 Marsh Mills의 활성화 슬러지 공정을 사용하는 생물학적 처리에 의존합니다. 미생물이 물에 용해된 유기물질을 분해합니다. “이들은 호기성 미생물이기 때문에 분해 과정이 요구되는 품질로 진행될 수 있도록 충분한 산소를 물에 영구적으로 추가하는 것이 중요합니다.” South West Water사의 상태 기반 유지보수 관리자인 Brendon Teague 씨는 말합니다. 해당 작업은 대량의 공기를 저압으로 공급하는 9개의 Roots 송풍기에 의해 이루어집니다. 615kW의 총 출력을 가지는 이 송풍기는 분당 최대 390입방리터의 공기를 활성 슬러지 탱크로 불어넣습니다.
팬 – 부당하게 간과되는 장비
“지금까지 모든 송풍기 및 모든 모터는 유지보수 필요성 측면에서 한 달에 한 번 정도로 빈법하게 점검되었습니다. 그럼에도 불구하고 유지보수 간격 사이에 베어링 손상이 예상되지 않았거나 간격 사이에 발생했으므로 설비 고장을 배제할 수 없었습니다."
또 다른 문제는 모터 상태의 악화를 알릴 수 있는 소음이 외부에서는 들리지 않는다는 점입니다. “모터에 방음처리가 되어 있어 사람들이 방해받지 않고 말 그대로 그냥 지나갈 수 있습니다. 아마도 이것이 용수 및 폐수 처리산업에서 팬과 송풍기가 예를 들어 식수 공급에 사용되는 펌프가 하는 일만큼 중요한 일을 하는 데에도 불구하고 종종 간과되는 이유 중 하나일 것입니다.”
Brendon Teague는 마침내 Marsh Mills의 9개의 송풍기 장치에 ifm의 진동 진단 기능을 장착하기로 결정하였습니다. 이러한 첫번째 단계는 논리적인 결정으로 놀라운 일이 아닙니다.
강력한 송풍기를 통해 에어가 폭기조로 펌핑됩니다. Marsh Mills에서는 이 작업이 분당 최대 390 입방미터로 이루어집니다.
상태 모니터링: 설비의 양호상태 주시
“우리는 상태 모니터링을 사용하여 예기치 않은 다운타임으로 부터 South West Water의 설비를 보호하기 위하여 ifm과 오랫동안 협력해 왔습니다.”라고 Brendon Teague는 말합니다. 자신의 팀과 함께 그는 South West Water 사의 용수 및 폐수 처리작업에 200개 이상의 VSE100 평가 장치와 그와 연결된 가속도 센서를 설치했습니다.
진동 모니터링 시스템은 가속도 센서와 평가 장치로 구성되어 있습니다. South West Water사는 VSA001 센서를 사용하는데, 이 센서가 시스템의 관련지점에 배치되고 평가 장치 (이 경우 VSE100)로 데이터를 전송합니다. 평가 장치는 최대 4개의 센서로부터 받은 정보를 영구적으로 평가하고 한계값이 초과되는 경우, 해당 스위칭 신호를 제어 시스템에 전송합니다. 데이터와 알람은 이더넷 인터페이스를 통해 중앙 제어실로 전송될 수도 있습니다.
더 쉬운 문제를 해결 및 원격 유지보수 계획
진동 진단을 통하여 기계 상태가 영구적으로 기록됩니다. 시간 및 주파수 범위에서 발생하는 진동을 모니터링하여 초기 손상을 빠르게 감지하고 보다 상세한 FFT (Fast Fourier Transformation) 분석으로 ifm 자체 소프트웨어를 통하여 실시간 분석이 가능합니다. 개별적인 설비 구성요소 또는 손상 패턴에 정확한 빈도를 할당할 수 있으므로, 간혹 시간이 많이 소요되기도 하는 현장에서의 문제 해결이 더 이상 필요하지 않으며 유지보수 작업을 원격으로도 효과적으로 준비할 수 있습니다. 이렇게 하면 작업량과 다운타임이 크게 최소화됩니다.
목표 달성에 도움을 주는 센서
“소프트웨어를 통해 모든 관련 기계의 상태를 중앙에서 파악할 수 있고, 값이 한계값을 초과하는 즉시 알림을 받을 수 있다는 것은 정말 큰 장점입니다.”라고 Brendon Teague는 말합니다. 이를 통해 현장 유지보수 책임자는 신속하게 상황을 업데이트받을 수 있고, 조치를 취해야 할 필요성을 평가할 수 있으며, 긴급 상황의 경우 현장 유지보수 팀에 이를 알릴 수 있습니다. “이러한 형식의 상태 모니터링은 용수 및 폐수의 환경 친화적인 처리와 관련된 회사 목표를 달성하는 데 이미 도움이 되고 있습니다.
손상을 초기에 감지하여 자주 적시에 대응할 수 있었기 때문에 다운타임과 값비싼 수리 비용이 방지됩니다. 상태 모니터링의 구현으로 손상된 자산의 유지보수 및 교체에 드는 전반적인 비용을 연간 평균 100,000 파운드에서 150,000 파운드까지 절감할 수 있을 것으로 기대합니다.”
상태 모니터링: 새로 설치된 기계의 표준
South West Water는 향후 상태 모니터링의 장점을 더욱 폭넓게 활용할 수 있도록 펌프와 팬의 상태 모니터링을 기술 표준을 통해 정의했습니다. “모든 신규 설비는 기존 인프라에 통합할 수 있는 센서 및 평가 기술을 갖추어야 합니다. 이를 통하여 크고 중요한 처리작업에 대한 운영 확실성을 높일 수 있을 뿐 아니라, 외진 곳의 소규모 처리 작업에서도 효율적이고 효과적으로 품질을 유지하고 모든 것을 완벽한 상태로 유지하는 데에도 도움을 줍니다.”
미래: IoT 플랫폼을 통한 협업
추가 개발단계로 Brendon Teague는 새로운 ifm moneo IoT 플랫폼으로 전환하는 것을 바라보고 있습니다. moneo를 사용하면 복잡한 센서 인프라도 쉽게 파악할 수 있으며, 옵션인 moneo RTM을 사용하면 훨씬 더 포괄적인 진동분석을 위한 광범위한 가능성이 제공됩니다. “ifm의 새로운 edgeGateways와 함께 클라우드 환경에서 데이터를 사용할 수 있게 하는 가능성과 함께 공급 분야의 유지보수 동료들과 관련 데이터를 훨씬 더 효과적으로 공유하여 유지보수 품질과 알람 발생 시의 대응 속도가 또 한 번 크게 향상될 것입니다.”
송풍기 모터에 설치된 진동 센서는 심각한 손상이 발생하기 전에 초기 결함을 감지합니다.
South West Water는 약 200대의 VSE100 평가 장치를 사용하여 정수 및 폐수 처리장의 기계를 모니터링합니다.
결론
South West Water는 포괄적인 상태 모니터링 시스템을 통해 펌프, 원심분리기, 팬과 같은 중요한 용수 공급 및 폐수 처리 장비의 심각한 고장을 효율적으로 방지할 수 있었습니다. 이를 통하여 회사의 장비 수리 또는 교체 비용이 크게 절감되었습니다. 이와 동시에 설비 모니터링을 통해 물을 자원으로 책임감 있게 사용하고자 하는 회사의 목표를 지원합니다.